CN102639812A - 基于流体注射的地下储层分析 - Google Patents

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Abstract

地下储层(104)可以基于流体注射来表征和/或监测。例如，可以将流体注射(304)到储层中，并且可以使用与储层中注射的流体相关的数据（例如，地震数据、大地测量数据、压力数据）来识别(310)储层的特性和/或监测储层中注射的流体。在一些方面，将空气(152)或另一种替代流体注入储层，并且可以基于从储层收集的响应数据分析(312)储层作为二氧化碳封存地点的可行性。在一些方面，将二氧化碳封存到地下储层中，并且三维大地测量响应数据(200a,200b)被收集和用于监测和/或方便质量控制。

Description

基于流体注射的地下储层分析
相关申请的交叉引用
本专利申请要求2009年9月11日提交的名称为“A Process for theCharacterization of Geologic Formations for Carbon Dioxide Sequestrationby Combining an Air Injection with Geodetic Measurements and SeismicImagery”（用于通过将空气注射与大地测量和地震成像结合特征化用于二氧化碳封存的地质地层的方法）的美国临时申请序列号No.61/241,504的优先权，该申请全文以引用方式并入本文中。
背景技术
本公开涉及对流体（例如，液体、气体、超临界流体）封存的地下储层分析。已经提出将诸如石油和天然气储层、煤层和含盐储层（saline reservoir）的地质地层作为用于中期储存和长期封存二氧化碳、天然气和其它类型流体的储存介质。例如，在一些情况下，二氧化碳被捕集并通过井孔注入地下地层中的多孔储层。多孔储层可能位于不可渗透盖层下面的地下地层中，盖层防止二氧化碳逸出储层。地层有效储存二氧化碳气体的能力取决于许多因素，包括储层的尺寸、储层岩石的渗透性和传导性、地层中断裂和渗漏通道的存在、以及可能的其它因素。盖层中断层、断裂或漏洞的存在可能危及储层作为封存地点的可行性。由注射引发的孔隙压力增加可以打开现有断裂，激活现有断层或产生新的断层或断裂。这样的注射引发的断层作用或压裂可能产生地震活动并潜在地生成新的渗漏通道。
发明内容
在一个总的方面，可以基于流体注射分析地下储层。识别断层、断裂、渗漏通道和储层薄弱处的存在对于确定储层对流体储存或封存的适宜性具有重要价值。在一些实施方式中，这样的性质可以基于向储层中注射空气和/或其它流体来识别和/或分析。在一些实施方式中，这样的性质可以基于三维大地测量数据和/或其它类型数据进行识别和/或分析。
在一些情况下，注射的流体包括二氧化碳。例如，在储层被用于二氧化碳封存的情况中，可以使用在注射二氧化碳之前、期间和/或之后收集的数据来监测封存过程。在一些实施方式中，注射的流体为替代流体。例如，在储层为用于二氧化碳封存的候选地点的情况中，可以使用在注射替代流体之前、期间和/或之后收集的数据来确定储层作为二氧化碳封存地点的可行性。除了表征和/或监测二氧化碳封存地点之外，可以以类似的方式使用公开的技术来表征和/或监测用于其它类型流体的封存地点。
在一些实施方式中，这里描述的技术可以用来表征与储层作为流体封存和/或储存地点的有效性和可行性相关的地下储层属性。所描述的技术可以使用相对便宜的压缩空气、烟气和/或用于表征储层的其它类型流体。可以由卫星和/或机载成像、地面GPS数据、地震数据和/或其它类型的数据收集系统来收集数据。
在一个方面，将测试流体注射地下区域的储层中。测试流体密度低于二氧化碳、或者粘度低于二氧化碳，或者密度和粘度两者都低于二氧化碳。收集与储层中的测试流体相关的响应数据，并且基于响应数据确定储层对二氧化碳封存的适宜性。
实施方式可以包括下列一个或多个特征。测试流体包括空气、烟气和/或另一种气体。响应数据包括地震数据、大地测量数据或两者。地震数据包括在地下区域上方的传感器处收集的二维和/或三维地震数据。地震数据包括在地下区域内的传感器处收集的垂直地震剖面数据。地震数据可以用来监测注射引发的地震活动、用来表征引发的断层作用或压裂，和/或用来生成在储层中测试流体的地震图像。使用地下区域上方的GPS接收机、卫星InSAR、空中InSAR、倾斜仪、水平仪和/或激光测距仪来收集大地测量数据。大地测量数据可以用来确定地下区域上方的地面上的点的位置和/或点的位置变化。
在另一方面，将替代流体注射地下区域的储层中。收集与储层中替代流体相关的响应数据。基于响应数据确定储层的一个或多个特性。基于该（一个或多个）特性确定储层对于封存储存用流体（fluid forstorage）的适宜性。
实施方式可以包括下列特征中的一个或多个。储存用流体是将被储存在储层中的气体，诸如二氧化碳、天然气或另一种流体。替代流体可以基本上不包含任一种储存用流体。替代流体包括盐水（brinewater）、空气、其它流体、它们的组合、一起注射的流体的混合物和/或在不同时间注射的一系列不同的流体。响应数据包括大地测量地面数据。基于大地测量地面数据识别储层上方地面的移动，并且基于地面的移动和/或地面的变形确定储层的（一个或多个）特性。响应数据包括储层中替代流体的地震成像数据。基于地震成像数据和/或大地测量数据识别替代流体在地下区域中的移动。基于替代流体的移动和/或地面的变形确定储层的（一个或多个）特性。该（一个或多个）特性包括储层的水文地质性质、储层的地质力学性质、这两者和/或其它类型的性质。示例性水文地质性质包括储层的渗透性和/或储层的传导场（conductivity field）。示例性地质力学性质包括储层中的断裂、储层的边界、可压缩性、应力状态、力学性质等。
在另一方面，将流体注射地下区域的储层中。收集与地下区域上方的地面相关的三维大地测量数据。基于三维大地测量数据识别对储层中的流体的三维大地测量响应。基于三维大地测量响应识别储层的一个或多个特性。
实施方式可以包括下列一个或多个特征。使用地下区域上方的GPS接收机、卫星InSAR、空中InSAR、倾斜仪、水平仪和/或激光测距仪来收集三维大地测量数据。三维大地测量响应包括地面的变形，并且基于该变形确定（一个或多个）特性。三维大地测量数据指示地面上的点的移动，包括切向于地面和/或垂直于地面的移动。该（一个或多个）特性包括注射的流体在储层中的位置。流体包括二氧化碳、测试流体、替代流体或它们的组合。储层对于二氧化碳封存的适宜性可以在将二氧化碳注入储层之前确定。可以在将二氧化碳注入储层的同时和/或将二氧化碳注入储层之后监测该（一个或多个）特性。
在附图和以下描述中阐述了一个或多个实施例的细节。其它特征、目的和优点将从描述和附图以及从权利要求显而易见。
附图说明
图1A是示出示例性储层系统的方面的图。
图1B是示出图1A的示例性储层系统100的另外的方面的图。
图1C是示出在图1A的示例性储层系统100中的GPS接收机的示例性位置的图。
图2A、2B、2C和2D是示出根据储层系统数值模拟的示例性数据的图线。
图3是示出用于分析与流体注射相关的数据的示例性技术的流程图。
在各个附图中，类似的附图标记指示类似的元件。
具体实施方式
图1A、1B和1C是示出示例性储层系统100的方面的示意图（未按比例绘制）。示例性储层系统100一般包括地下区域112、图1A中所示测量子系统101、图1B中所示流体注射子系统150、数据处理子系统134以及本文示出和描述的另外的特征。储层系统100可以包括更少的、另外的和/或不同的特征和组件。在一些情况下，图1A、1B和1C所示组件和子系统可以位于井场，并且与其它组件和子系统同时使用。在一些情况下，组件和子系统中的一个或多个可以在与其它组件和子系统不同的时间安装和/或操作。例如，测量子系统101和流体注射子系统150可以同时位于井场和操作，或者测量子系统101和流体注射子系统150的组件可以在不同时间存在于井场和/或操作。组件和子系统中的一些可以位于远离井场处。例如，卫星系统、地震传感器、数据存储和/或数据处理组件、和/或其它类型的设备可以位于远离井场的遥远位置。
通常，示例性储层系统100的方面可以用来基于流体注射表征、监测和/或分析地下储层104。在图1A所示实例中，注射的流体的羽流114位于储层104内。在一些实施方式中，将储层对流体注射的响应的现场测量与储层建模技术结合来确定储层104的渗透率、孔隙率和总储存能力。储层104可以作为正在进行的二氧化碳或天然气封存地点来分析，和/或作为候选的未来二氧化碳或天然气封存地点来分析。测量储层104对流体（例如，空气、二氧化碳、天然气、烟气（flue gas）、氮气、水和/或另一种流体）的注射的响应可以提供就地表征储层的性质的相对经济的方式。例如，可以基于诸如空气或烟气的廉价流体的注射来确定储层的地质力学、水文地质和其它性质。
在一些实施方式中，数据分析可以确定例如可以将二氧化碳注入储层104的最大速率，使得储层压力不超过封闭地层将破裂、引起断层运动或引发地震的压力。圈闭在不透水层下面的注射的流体可以说明不透水层的底部的结构，同时可以对羽流的迁移进行成像以揭示有浮力流体在储层中可能的迁移通道并识别诸如断层、断裂或弃井的潜在渗漏通道。
在一些情况下，将空气或另一种测试流体或替代流体作为二氧化碳的代用品注射。例如，注射空气以测试候选封存地点可以具有下列一个或多个优点：测试注射可以在项目发生大量二氧化碳捕集和输送成本之前执行；空气的泄漏可以是无毒的；空气注射提供了很强的封存测试，因为空气在储层条件下比二氧化碳更具流动性；低密度空气可能更容易地震成像，因此圈闭在不透水层下面的空气可以说明其结构。
可以使用多种类型的数据收集和/或数据分析技术来实现一个或多个优点。在一些情况下，可以将矢量地面变形测量与流体流动建模结合来表征和监测二氧化碳封存储层。可以使用GPS、机载或卫星干涉合成孔径雷达(InSAR)和/或其它大地测量系统来测量（例如，在一些情况下以毫米精度）储层104上方的地面102的三维变形。空间大地测量（例如，GPS、InSAR）可以允许以相对低的成本和相对高的精度测量水平和垂直变形两者。水平变形往往比垂直变形对储层性质更敏感。这种敏感性可以允许更严格地测试地质力学模型的预测和/或提高对储层性质的反演精度。重复GPS可以直接测量三维变形。InSAR可以提供对在沿着地面到天线之间的视线的范围内的变化的测量。与多个InSAR观测几何(viewing geometry)的范围变化的组合可以允许确定三维矢量变形。
相比测量视线的标量变化，测量三维矢量地面变形可以提供另外、并且可能更有用的信息。例如，在一些情况下，矢量位移对于断裂的打开尤其敏感。GPS接收机的网络可以提供具有高时间分辨率的高精度三维数据。可以利用根据多个观测几何的InSAR观测结果通过连续空间采样，但在一些情况下以比GPS提供的时间采样更粗糙的时间采样来获得三维矢量位移。
可以利用测井记录、历史地震数据和/或其它现有的信息源在注射流体之前构建地下区域112的初始模型。例如，可以利用现有数据识别地质结构特性和储层材料性质，这些性质可以用来生成初始估计的地质模型。地质模型可以用作初始流动模拟和地面变形计算的输入。这样的地质模型可以由现有测井记录、地震信息等约束。
在构建初始估计的地质模型并生成初始流动模拟之后，可以将流体注入储层104，并可以测量和分析储层响应。由GPS、InSAR和/或其它测量收集的大地测量信息可以以两种分开且互补的方式使用。例如，可以将地面变形数据反演以提供对地下渗透率场和应力场的估计；并且可以将地面变形与根据结合地质力学的流动模型的预测地面变形比较。可以通过在从大地测量信息的反演获得的储层性质与通过流动模拟预测的大地测量信号之间的迭代进行分析。流动建模可以使用软件产品进行，诸如，从Computer Modeling Group,Ltd可获得的通用状态方程模型(GEM)储层组分模拟器（Generalized Equation-of-StateModel(GEM)Compositional Reservoir Simulator）。GEM能够作为其二氧化碳封存软件包的一部分对地质力学变形、气体和液体的流动、以及二氧化碳向水相的溶解同时建模。作为另一实例，流动建模的一个或多个方面可以使用由Schlumberger提供的Eclipse软件包进行。可以使用包括市售软件包和定制程序的另外和/或不同类型的程序。
渗透率场的各个方面可以通过三维大地测量信息与流体流动模型一起确定。例如，这样的技术可以用来确定渗透性的各向异性、不均匀性和大小。此外，可以以内部一致的方式表征断裂对弹性变形和流动的效应，以便获得对断裂特性的改进的约束。例如，大地测量数据对于裂缝的总体积敏感，但典型地在单个大断裂和总和为相同体积的多个小断裂之间不加以区分。然而，这些两端情况的渗透率有很大不同。以另一种方式来看，具有相同渗透率的不同裂缝分布可以具有显著不同的体积变化。因此，三维大地测量数据的分析与流体流动模型一起可以提供通过一些常规方法不可得的另外类型的数据。下文更详细描述的图2A、2B、2C和2D示出了三维大地测量数据分析的实例。
图1A所示示例性地下区域112包括储层下岩层110、储层104、盖层106、覆盖层108、以及在地面102以下的可能的附加特征。地下区域112可以包括另外和/或不同类型的地质特征和特性。例如，地下区域112可以包括多个储层，或者地下区域112可以不包括覆盖层108。储层104可以是关于诸如二氧化碳、天然气和/或其它流体的长期储存的流体储存活动而正被测试、监测和/或以其它方式分析的地下地质地层。在一些示例性实施方式中，储层104为二氧化碳或天然气封存地点，并且可以利用对储层系统100的方面的精确理解来更好地设计流体注射活动。在一些示例性实施方式中，储层104为二氧化碳或天然气封存的候选地点，并且使用储层系统100来确定储层对于封存活动的适宜性。
储层104可以由容易传导和储存流体的多孔岩石构成。储层104通常可以具有任何地形形状、厚度和/或几何形状。在一些示例性情况中，储层104的厚度可以在从一米到几百米、或者甚至可能几千米的范围内变化。储层岩石可以包括断层、断裂和/或任何类型的天然或引发的不连续。在一些实施方式中，储层104为天然的石油和天然气储层、天然咸水含水层（saline aquifer）或另一种天然流体储层。例如，储层104可以是枯竭的或正在生产的石油和/或天然气储层，或者在一些情况下，可能不存在与储层104有关的计划、活动的或历史的生产活动。
储层下岩层110位于储层104之下，盖层106位于储层104之上的地下区域112中。盖层106、储层下岩层110和/或其它地质特征可以限定储层104的边界。例如，盖层106和/或图1A和1B未示出的其它地下特征可以限定储层104的侧向和/或垂直范围。储层下岩层110可以包括例如形成储层104的基底的前寒武纪非沉积岩。盖层106可以包括相对不可渗透的材料，该材料可以防止大量有浮力流体逸出储层104。例如，盖层106可以包括具有比储层岩石显著低的渗透率的岩石。在一些情况下，盖层106可以包括允许流体逸出储层104的漏洞，并且可以使用在此描述的、诸如图3所示方法300的示例性技术来检测这样的漏洞和/或降低储层104的储存能力的其它特征。
储层系统100包括限定在地下区域112中的井孔124。井孔124可以具有适于将流体注入储层104的任何形状、取向和/或配置。例如，井孔124可以包括垂直、水平、倾斜和/或其它井孔取向。井孔124可以包括有套管和/或无套管部分。井孔124可以包括图中未具体示出的特征和/或工具。在一些实施方式中，井孔124的全部或一部分可能已用于生产、勘探、压裂、流体注射和/或其它活动。
示例性储层系统100的流体注射子系统150将流体注入储层104。图1B示出了示例性流体注射子系统150的特征，该系统将空气152注入储层以形成所示羽流114。可以使用包括另外和/或不同的特征的不同类型的流体注射系统来注射空气和/或任何其它可以使用的注射物。套管154可以被水泥固定或以其它方式固定在井孔124中。替代地，井孔的全部或一部分可以不带套管。在井孔124在储层104中带套管的情况中，可以在套管153中形成射孔158以允许注射的流体流入储层104中。射孔158可以使用聚能射孔弹（shape charge）、射孔枪和/或其它工具形成。
如图1B所示，作业管柱153位于井孔124中。作业管柱153可以包括连续管、分段管和/或其它类型的管子和/或管。图1B所示封隔器156密封储层104以上的井孔124的环空。在一些情况下，封隔器156可以置于另外和/或不同的位置以隔离用于流体注射的地下区域112的一个或多个区。例如，可以将另外的封隔器置于射孔158下方和/或其它位置中。封隔器156可以包括机械封隔器、流体可膨胀封隔器、砂封隔器和/或其它类型的封隔器。
在图1B所示实例中，作业管柱153接收来自压缩机151的流体。压缩机151从大气接收空气152，在压缩机151中对空气加压，并且将压缩空气传输到作业管柱153中。压缩机151可以联接到马达、燃气涡轮机、风力涡轮机和/或另一种提供机械能或电能以对空气加压用于注射的系统。压缩空气被传输通过作业管柱153、进入井孔124并进入储层104，从而形成羽流114。
在一些情况下，将其它流体代替空气或作为空气的补充而注入储层104。例如，可以将诸如二氧化碳和/或天然气的储存用流体注入储层104。在一些情况下，注射的流体为储存用流体的替代品。替代流体可以不包括或仅包括痕量的储存用流体。例如，注射的流体可以包括空气、烟气、水、氮气、氩气、氧气和/或其它替代流体。在一些情况下，注射的流体包括在储层104中比二氧化碳更具有流动性的测试流体。例如，测试流体可以在储层条件下比二氧化碳粘度更低和/或密度更低。不像空气那样在井场处可获得的流体可以例如通过管线、卡车和/或其它类型的基础设施输送到井场。在一些情况下，流体注射子系统150包括泵车、流体罐和/或将流体传输到作业管柱153的其它类型的结构。泵车可以包括机动车辆、固定设施、滑橇、软管、管、流体罐或贮存器、泵、阀门和/或其它合适的结构和设备。在一些情况下，可以基于从数据处理子系统134接收的指令来控制流体注射子系统150的流体注射过程和/或组件。
通常，任何注射的流体都可以在储层中形成羽流。注射的流体的羽流可以基本上在储层104中在所有方向上延伸。羽流可以优先地在储层104中的有限数目的方向上延伸，例如，基于储层中的变化的渗透率、断裂和其它特征扩展和指进。羽流可以漂浮在储层104中并上升到与盖层106的界面。在图1A和图1B所示实例中，注射的空气形成羽流114。
可以例如使用地震成像对在地下区域112中的羽流成像。在一些情况下，也可以对包括地下区域112中天然存在的流体的其它流体成像。羽流的压力可以导致隆起（mounding）126，隆起使储层104上方的地面102变形。隆起导致的地面102的变形可以包括地形的变化、扩展、平移、上升、下沉以及这些和/或其它效应的组合。例如，当注入储层104的一定量的流体使地下区域112机械变形，导致在地面102的移动时，可能在地面102处出现隆起。在一些情况下，由于隆起126导致的地面102的变形在地面102处例如使用大地表面测量可以是可观测的。在一些示例性实施方式中，由于在储层104中注入流体，地面102可以每年大约5毫米的速率变形。取决于多种因素，隆起可以以不同速率发生。隆起126可以在储层104中的羽流的地面突起以外可观测（例如，可以导致可测量的地面挠曲）。例如，隆起126可以从井孔124延伸到比羽流114远两倍或更多倍的地方。隆起126可以包括地面102的三维移动。例如，隆起可以导致地面上的点垂直移动（即垂直于地面102）和/或在经度和纬度方向上（即平行于地面102）移动。
图1C示出了示范由隆起126导致的地面102的地形的示例性等高线180。通常，地面的地形可以通过隆起以多种不同的方式改变，并且图1A和图1C所示地面102的地形的变化提供一个实例。另外的实例在图2A、2B、2C和2D中示出。
示例性测量子系统101包括GPS监测网络、地震监测系统、压力监测系统和InSAR遥测系统。测量子系统可以包括另外的、更少的和/或不同类型的设备和技术。压力监测系统包括在井孔124中的一个或多个压力换能器130。压力换能器监测井孔124中的压力。压力换能器可以在流体注射期间和/或之后监测注射的流体的压力。在一些情况下，观测压力的突然降低可能指示存在允许流体快速逸出储层104的漏洞，而在压力没有较大或快速变化的情况下观测到随时间推移相对稳定的压力则可能指示储层104周围存在有效的流体密封。
地震监测系统包括在地面102处的地震脉冲源119、地面102处的地面地震接收机121和在井孔124中的井下地震接收机128。地震监测系统可以包括更少的、另外的和/或不同的组件。例如，地震监测可以由在储层系统100中的更少的、另外的和/或不同的位置处的不同数目的源和/或接收机实现。地震可以由注射引发或来自人工地震源。
在一些操作的方面，地震脉冲源119生成音响信号（acousticsignal）。音响信号传播通过地下区域112并与地下区域112的地质特征相互作用。例如，音响信号可以横穿覆盖层108、盖层106、储层104、储层下岩层110、它们之间的界面、断裂、断层、和/或地下区域112中的其它类型的不连续和特征和/或与它们相互作用。根据岩性、流体内容和/或其它特性，音响信号可以在地下区域112中被部分地反射、吸收、传送和/或改变。音响信号可以在井下地震接收机128和/或地面地震接收机121处检测到。检测的信号可以例如使用软件、计算机程序和/或其它类型自动化过程分析。地震数据的分析可以生成羽流114的地震图像。地震数据的分析可以提供关于地下区域112中的地震活动和/或其它类型的机械运动的信息。地震数据的分析可以提供关于地下区域112中的断层、断裂和/或其它类型的不连续的信息。
在一些情况下，有浮力的注射流体朝盖层106上升并远离注射井向外扩散，直到其到达不透水层。这种现象的发生速度提供了对水文地质性质的约束。流体可以在储层104中分裂成多个舌状物或指状物和/或多个层。在储层间隔中的反射系数和/或另外的反射器的出现可以指示储层104中的一个或多个流体前缘。因此，这样的信息可以用来确定注射的流体的羽流在储层中的位置。在界面处的地震反射系数取决于跨界面的阻抗差，其中介质阻抗Z为其地震速度与其密度的乘积：Z=Vp。例如，对于在具有阻抗Z1和Z2的两个介质之间的垂直入射，反射系数由R=(Z1-Z2)/(Z1+Z2)给出。空气和二氧化碳具有类似的地震速度（分别大约390和350m/s），并且空气的密度远小于二氧化碳（分别大约120和500kg/m3）。因此，在典型的储层条件下，空气是比二氧化碳更强的地震反射体。
图1A所示示例性大地测量系统包括GPS和卫星InSAR系统。可以使用另外的和/或不同类型的大地测量系统（例如，空中InSAR、倾斜仪、激光测距仪、激光水平仪）。图1A和图1C所示示例性GPS监测网络包括在地面102处的GPS接收机120，该接收机接收来自GPS卫星的信号。GPS接收机120可以定位用于检测与地面102的隆起相关的移动。在一些情况下，GPS接收机120位于距井孔124的半径多达和/或超出几百米或几千米的多个位置处。GPS站的网络可以提供在所选择点处的高精度三维地面变形数据。
图1C示出了通常布置在地面102处的网格中的GPS接收机120的实例。可以使用不同数目的GPS接收机120，并且可以以不同的方式布置GPS接收机120。例如，GPS接收机可以布置成径向、线性、几何形、随机和/或其它类型的图案。GPS接收机120的位置可以基于地形、可达性、信号强度、仪器灵敏度和/或其它因素进行选择。
可以协调使用多种大地测量技术来监测矢量地面变形。在一些示例性实施方式中，使用两个网络，每个网络具有大约三十个大地测量标记。在每个网络中，可以连续地监测标记的子集（例如两个、五个等）以提供高分辨率时间覆盖。剩余标记可以使用流动接收机的组（例如六至八个）以较低时间分辨率（例如，每周一次）观测，以便在较低频率的基础上（例如每月一次）提供在每个标记处的测量。该示例性测量方案可以提供足够的时间覆盖，以分辨一些示例性系统中的地质信号。在一些其它实例中，将不同数目的大地测量标记与类似或不同的时间采样技术一起使用。
也可以使用例如NASA的所谓UAVSAR（无人机合成孔径雷达）的机载SAR系统来获得在较宽区域内的完整三维矢量位移。在一些情况下，由机载SAR获得的数据可以具有比GPS提供的更粗糙的时间采样。可以利用从多个不同观察方向来自多个卫星（例如，ENVISAT、RADARSAT、ALOS-PALSAR等）的InSAR观测结果获得更好的大地测量和时间覆盖。
图1A所示卫星InSAR系统包括InSAR卫星116。卫星116发送与地面102进行交互的电磁信号118。信号118的至少一部分从地面102反射并被卫星116接收。可以基于InSAR数据检测地面102的几何特征和/或在平行于到卫星的视线的方向上的地面102的移动。由GPS网络、InSAR仪器和/或其它系统收集的大地测量数据可以大致提供与地面102的几何形状和/或移动有关的一维、二维或三维空间数据。大地测量数据可以用来检测隆起和/或生成表示地面的动态行为的多维矢量图，这种行为可以指示地面对流体注射的响应。
图2A、2B、2C和2D是示出根据储层系统数值模拟的示例性大地测量数据的图线。图2A、2B的图线200a、200b两者中均示出了水平和垂直位移。（为清晰起见，在图2C的图线200c中用虚线等高线重复了图线200a，并且在图2D的图线200d中用等高线重复了图线200b中的数据。图线200c中的内等高线指示该图线中的最高垂直位移；图线200c中的外等高线指示该图线中的最低垂直位移。图线200d中原点周围的内等高线指示该图线中的最低垂直位移；图线200d中的原点偏向NE和SW的内等高线表示该图线中的最高垂直位移。）图线200a、200b的比较示出了断裂的存在可能如何影响三维地面变形的一个实例。具体地，图线的比较反映了可能由向各向同性介质注射流体导致的三维地面变形(200a)与向定向裂缝注射流体导致的三维地面变形(200b)的差别。图线200a、200b两者均表示在每个水平方向上5,000米的正方形区域。图线200a、200b两者均示出由各向同性源的膨胀导致的位移，在一千米的深度内的体积增加为30,000立方米。在图线200a、200b两者中，水平位移的大小和方向均由箭头示出，并且垂直位移的大小由背景中的点画密度示出。（图线200a、200b中的垂直位移分别在图线200c、200d中由等高线和点画密度来表示。）图线200a、200b两者都表示相同比例的长度。所示垂直位移长度比例的单位为毫米。
图2A的图线200a示出了在弹性半空间内深度一千米处的各向同性体积源的三维地面变形。在用于生成图线200a的数值模拟中，体积源相当于具有20米的半径的球体。在图线200a中，水平位移通常径向远离原点取向，在离原点1.2千米处具有最大位移1.6毫米。最大垂直位移为3.8毫米。
图2B的图线200b示出了与用来生成图线200a的体积源相同的体积变化和相同深度的、由垂直NW-SE走向张位错导致的三维地面变形。源上方的区域下陷1.2毫米。在距源大约一千米处发生2.1毫米的最大抬升。水平位移主要从源向NE-SW取向，在源的SW和NE方向上大约1.1千米处具有最大值2.7毫米。如在该实例中，对于垂直断裂的开口，水平地面变形通常超出垂直地面变形。
数据处理子系统134的全部或一部分可以位于远离井场处。在一些实施方式中，储层系统100包括一个或多个仪器车、固定设施、和/或容纳数据处理子系统134的全部或一部分的在井场处的其它合适的结构，例如，以及通信基础设施、电力系统和/或其它类型的设备。数据处理子系统134可以包括一个或多个计算装置，每个装置都具有存储器136和数据处理器138。例如，数据处理子系统134可以包括一个或多个微控制器、个人计算机、膝上型计算机、服务器、服务器集群、数据库和/或其它类型的计算装置。在一些情况下，数据处理子系统134运行软件，该软件能模拟流体注射的方面、储层104中的流体流动、储层104的力学和/或其它相关动力学。在一些情况下，可以基于模拟控制和/或分析流体向储层中的注射。数据处理子系统134运行软件，该软件能分析来自测量子系统101的数据，基于来自测量子系统101的数据识别储层的特性，和/或确定储层对于二氧化碳和/或天然气封存的适宜性的方面。例如，该软件可以用来实施过程300的操作308、310、312中的一个或多个和/或其它类型的操作。
通常，数据处理子系统134的方面可以由数字电子电路、计算机软件、固件和/或硬件实施。数据处理子系统134可以在诸如存储器136的计算机存储介质中存储数据和/或计算机程序。计算机存储介质包括所有形式的易失性和非易失性存储器，例如，半导体存储装置（例如，EPROM、EEPROM、闪速存储装置等）、磁盘（例如，内部硬盘、可移动磁盘等）、磁光盘、以及CD ROM和DVD-ROM盘。数据处理子系统134可以包括诸如数据处理器138的数据处理设备，该数据处理设备执行操作（例如图3的操作308、310、312，数值分析、计算机模拟和/或其它类型的操作）。通常，数据处理设备接收输入数据并执行指令以生成输出数据。数据处理设备可以包括任何类型的设备、装置和/或用于处理数据的机器，包括例如可编程处理器、计算机、片上系统、微控制器和/或类似装置。数据处理设备可以包括专用逻辑电路，例如，FPGA（现场可编程门阵列）或ASIC（专用集成电路）。数据处理设备可以执行软件、计算机代码、计算机程序产品和/或其它形式的机器可读指令。
各种储层系统100的组件可以例如直接、间接、通过通信网络和/或以另一种方式彼此通信。储层系统100的组件可以使用任何合适的数字和/或模拟通信协议直接通过有线和/或无线连接通信。例如，储层系统100的组件可以通过铜线、无线射频信号、液压信号、数字信号、模拟信号和/或以另一种方式通信。储层系统100的组件可以通过数字通信网络通信。通信网络的实例包括局域网("LAN")和广域网("WAN")、互联网（例如因特网）、包括卫星链路的网络、以及点对点网络。
数据处理子系统134的各种组件和/或方面可以与储层系统100中的其它组件或子系统通信。例如，流体注射子系统150可以从数据处理子系统134接收流体注射参数（例如，压力、体积、流量、时间和/或其它流体注射参数）、命令和/或其它信息；数据处理子系统134可以从流体注射子系统150接收状态信息和/或其它类型的信息。作为另一实例，数据处理子系统134可以从测量子系统101接收基线数据、响应数据、状态更新和/或其它类型的信息；测量子系统101可以从数据处理子系统134接收命令和/或数据查询。数据处理子系统134可以包括多个独立的子系统，这些子系统各自通过接口连接储层系统100中的不同组件或子系统和/或控制储层系统100中的不同组件或子系统。
图3是示出用于收集关于地下储层的信息的示例性过程300的流程图。过程300中的一些或全部操作可以由图1A和1B所示示例性储层系统100的一个或多个组件来实施。在一些实施方式中，过程300可以包括以相同或不同的顺序执行的另外的、更少的、和/或不同的操作。此外，过程300中的各个操作和/或操作的子集中的一个或多个可以孤立地和/或以不同的环境执行，以实现相同和/或不同类型的结果。由过程300生成的输出数据，包括由中间操作生成的输出，可以包括存储、显示、打印、传送、通信和/或处理的信息。
在示例性过程300的以下描述中，将地下储层描述为二氧化碳封存地点和/或二氧化碳封存的候选地点。示例性过程300可以被修改和/或应用于作为其它储存用流体的候选封存地点的储层，例如，用于储存天然气的储层或其它类型的储层。
在一些情况下，例如，在将二氧化碳注入地下储层的时间段内和/或在已注射二氧化碳用于储存之后的几个月和几年内，可以实施过程300的一个或多个操作以监测二氧化碳封存地点。在这样的情况下，过程300对于检测漏洞和/或地震活动、确保实现环境目标、和/或确保符合相关政府法规、合同义务和其它要求可以是有用的。
在一些情况下，可以实施过程300的一个或多个操作以表征候选二氧化碳封存地点，例如，以确定该候选地点是否为可行选项和/或比较候选地点与其它地点。在这样的情况下，过程300对于检测漏洞和/或地震活动、对于预测储层储存二氧化碳的容量和/或能力、对于检测注射地层的流动性质、对于预测对相关政府法规的符合性等等可以是有用的。
在302中，收集基线数据。例如，可以收集基线地震、压力、大地测量和/或其它类型的数据。基线数据可以包括由在地下储层上方的地面处的传感器、井孔中的传感器、卫星系统、空中系统和/或在其它位置的传感器和测量仪器收集的数据。基线数据可以用来识别储层的初始状态。基线数据可以用来为储层生成初始地质模型。基线数据的全部或一部分可以与以后收集的响应数据比较（在302中）。这样，可以通过用来收集响应数据（在302中）的任何系统和/或技术以及另外的和/或不同类型的系统、设备和/或技术来收集基线数据。
在一些示例性实施方式中，基线数据包括使用GPS（提供高时间分辨率）、卫星和/或机载InSAR图像（提供高空间分辨率）的组合收集的大地测量结果。GPS和/或InSAR数据可以包括四个维度的数据：三个空间维度和一个时间维度。也可以使用倾斜仪、激光测距仪、激光水平仪和/或其它类型的设备。在一些情况下，来自一个或多个测量系统的大地测量数据可以仅包括一个或两个空间维度。基线数据可以包括时序数据，或者在一些情况下，基线数据可以包括用于单个时点的数据。在一些示例性实施方式中，基线数据包括地下的地震图像数据。地震图像数据可以包括注射之前的垂直地震剖面(VSP)。
在304中，将流体注入地下储层中。在一些实施方式中，可以使用图1B所示示例性流体注射子系统150和/或另一种系统将流体注入地下储层中。流体可以注射通过限定在地下储层中的井孔。可以在302中收集基线数据之前、之后或同时钻进井孔。在一些实施方式中，钻进和/或测试多个井孔。流体可以同时或依次注射通过多个井孔中的每一个，或者流体可以注射通过单个井孔。在一些情况下，多种不同流体一起和/或顺序注射。例如，空气和水可以混合并一起注射。作为另一实例，可以首先注射空气以识别渗漏通道，并且可以随后注射水以在储层中生成更快的压力恢复。
在一些情况下，将流体注入储层持续给定的时间段或直到注射给定体积或质量的流体。例如，可以基于用来收集基线和/或响应数据（在302、306中）的地震技术确定体积。在一些实施方式中，基于引发示范的地震信号的预测体积确定注射的流体体积。在一些实施方式中，基于使地面变形所需的体积确定注射的流体体积，该变形足以被GPS、激光测距、水平测量、倾斜仪、InSAR成像和/或其它技术检测到。在一些情况下，注射的流体包括可以用来监测储层中、空气中、土壤中和/或上方的流体的示踪剂。可以使用任何合适类型的示踪剂，例如化学示踪剂、放射示踪剂和/或其它类型的示踪剂。
注射的流体可以包括例如通过管线、卡车和/或以另一种方式输送到井孔的一种多种流体。流体可以在罐、导管和/或其它类型的结构中容纳在井系统处。在一些情况下，从井表面或附近的局部大气中收集流体（例如空气）。流体可以例如通过在地面处或井孔中的压缩机加压，并且加压流体可以通过设置在井孔中的导管传输。可以使用井孔中的密封件（例如，封隔器和/或其它类型的密封件）来隔离用于流体注射的地层的区域。
流体可以在低压、高压或中压下注入地下储层。例如，流体可以在破裂开始压力以上或以下、裂缝延伸压力以上或以下、裂缝闭合压力以上或以下和/或其它压力下注射。注射压力可以随时间和/或在储层中的不同位置处变化。压力可以例如通过压缩机、泵、阀门和/或另一种压力或流量控制装置控制。
注入地下储层的流体可以是任何类型的可压缩或不可压缩流体。流体可以是纯气体、纯液体、超临界流体或气相和液相的组合。在一些实施方式中，注射的流体主要是二氧化碳。例如，当储层被用于二氧化碳封存或者当储层被测试时，注射的流体可以包括已与其它材料分开和/或已从另一环境、大气或过程捕集的二氧化碳。二氧化碳可以是纯净的CO2，或者可以是诸如下列的其它物质混合的CO2：水、氮气、氩气、氧气、烃、硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、硫化氢(H2S)、胺、氨、痕量材料（trace material）等。在一些情况下，二氧化碳与其它物质以各种比例混合，如在已经经过燃烧后二氧化碳捕集过程的烟气中。例如，如果烟气来自天然气的燃烧，则除了痕量的SOx、NOx和/或其它物质之外，烟气可以包括二氧化碳。在一些实施方式中，注射替代流体来代替主要包含二氧化碳的流体。替代流体可以不包含二氧化碳。或者在一些情况下，诸如空气的替代流体可以包括很少量（insubstantialamount）的二氧化碳。替代流体可以具有一种或多种化学组分。在一些实例中，替代流体包括空气、水、氮气、氧气、氩气、烃等。替代流体可以包括盐水和/或来自地下地层的其它流体。
在一些实施方式中，注射的流体为测试流体。测试流体可以具有对于分析用于封存的储层的适宜性有利的性质；测试流体可以在地下储层中比二氧化碳更具有移动性。例如，测试流体可以具有比二氧化碳在相同温度和压力条件下具有的密度更小的体流体密度，和/或测试流体可以具有比二氧化碳在相同温度和压力条件下具有的粘度更小的体流体粘度。测试流体可以具有比二氧化碳在相同条件下的密度和粘度更小的密度和粘度。测试流体的更大移动性可以导致测试流体比二氧化碳在相同条件下更快和/或更远地迁移到漏洞、断裂和/或其它所关注的区域。在一些实例中，测试流体可以包括空气、烟气、氮气、天然气和/或另一种流体。测试流体可以包括与其它流体混合的储存用流体。例如，烟气可以包括与其它类型的气体混合的按质量计大约百分之十五的二氧化碳。
将流体在升高的压力下注入多孔储层可以具有多种效应。作为一种示例性效应，升高的压力可以导致驱使流体远离注射井的压力梯度。该流体流动可以导致储层内另外的压力变化。压力变化与诸如孔隙率和渗透率的水文地质参数的相互作用可以确定流体穿过地层流动到多远和什么位置。作为另一种示例性效应，增加的孔隙流体压力可以导致储层内局部孔隙结构的增加的体积。由于储层和周围的岩石是弹性的，储层的这种局部膨胀可以导致在整个岩石中的压力和应变的变化，以及地球表面的水平和垂直变形。可能伴有孔隙压力变化的内应力变化可以导致断层的再激活或开始新的断裂。此外，内应力变化影响渗透率和孔隙率，并反馈到流动。
在306中，收集响应数据。响应数据可以包括与在302中收集的基线数据相同的、另外的和/或不同类型的数据。响应数据可以在304中注射流体的同时收集和/或在304中注射流体之后收集。响应数据可以包括地震数据、压力数据、大地测量数据和/或其它类型的数据。在一些实施方式中，响应数据包括由井孔中的压力换能器收集的数据。响应数据可以包括在井孔中的传感器处、在储层上方的传感器处和/或在其它位置的传感器处收集的二维和/或三维的地震数据。例如，在储层上方的地面处或附近的传感器可以大致包括在任意纬度和经度处的传感器，包括储层正上方的位置和不在储层正上方的位置。也就是说，储层上方的传感器可以位于储层正上方的地面以外。
地震数据可以用来生成关于储层的许多不同类型的信息。地震数据可以用来监测注射引发的地震。例如，地震数据可以用来检测由流体注射（在304中）引起的地层岩石中的机械扰动。地震数据可以用来表征引发的断层作用或压裂。例如，地震数据可以用来识别由流体注射（在304中）引发和/或传播的断裂。地震数据可以用来生成储层、地下区域的其它部分和/或地下区域中的测试流体的地震图像。例如，地震数据可以用来生成储层中注射的流体的羽流的图像，和/或地震数据可以用来检测地层中的力学变化，诸如断层滑移和/或其它地震活动。在一些实施方式中，响应数据包括由储层上方的全球定位系统(GPS)接收机、卫星或空中InSAR仪器、储层周围（例如，井孔中、地面处和/或储层周围的其它位置处）的倾斜仪、水平仪、激光测距仪和/或其它类型的设备收集的大地测量地面数据。大地测量数据可以用来确定地形的变化和/或地下区域上方的地球表面的移动。
在一些实施方式中，在几分钟、几小时、几天、几周、几月或几年的时间段内收集响应数据。在一些情况下，在连续或定期基础上收集响应数据。例如，一个或多个传感器可以在密集的时间间隔（例如，几秒、几毫秒、几微秒等）内采样，和/或一个或多个传感器可以不频繁的时间间隔（例如，几分钟、几小时、几天、几周、几月等）定期监测。响应数据可以包括数字数据、模拟数据、和/或呈现和/或存储在任何介质中的任何类型的数据。例如，响应数据可以包括存储在计算机可读介质中的数字数据和/或其它数据格式。响应数据可以存储到和/或通信到数据库或另一种数据仓。响应数据可以存储在公共数据服务器上，或者响应数据可以分布在不同位置处的多个不同的数据服务器上。当另外的数据变得可以用时，可以连续或定期地扩充、更新、提炼或刷新响应数据。
在308中，分析响应数据。例如，响应数据可以与基线数据比较和/或以其它方式结合基线数据进行分析。在一些情况下，响应数据可以独立于基线数据分析。响应数据的分析可以包括由计算装置执行的操作，例如，由执行软件的数据处理设备、由数字微控制器和/或由另一种计算装置进行的操作。分析响应数据可以包括识别地下储层对注射的流体的响应和/或识别流体在储层中的动态或静态行为。响应数据的分析可以生成注射的流体的羽流在储层中的地震图像。响应数据的分析可以生成图线、图、图表和/或储层对注射的流体的响应的其它表示。
在一些情况下，分析数据可以包括识别储层中的流体的压力变化、识别地震活动的变化、识别流体通过储层的移动、识别储层上方的地面的移动（例如，隆起）和/或识别其它地质力学或水文地质变化。在一些情况下，分析响应数据可以包括基于三维大地测量数据识别对储层中的流体的三维大地测量响应。在一些情况下，分析响应数据可以包括基于大地测量地面数据识别储层上方的地面的移动。可以使用其它类型的数据分析。
在310中，可以基于响应数据和/或响应数据的分析识别地下储层的性质。例如，可以识别储层中的渗透率、储层中的断裂和断层的存在和性质、用于注射的流体的渗漏通道的存在和性质、机械（例如地震）运动和/或其它性质。在一些情况下，可以基于根据大地测量数据识别（在308中）的地面移动来识别储层的性质。储层的性质可以包括水文地质性质、地质力学性质和/或其它类型的性质。示例性水文地质性质包括储层中的渗透率、储层中的传导场等。示例性地质力学性质包括储层中的断裂、储层的边界、可压缩性、应力状态、力学性质等。在一些实施方式中，在将二氧化碳和/或另一种流体注入储层之前、期间和/或之后监测储层的性质。
储层的性质可以从地面测量以及井下测量来识别。测量可以包括例如使用GPS和InSAR测量矢量地面变形的二维和/或三维的地震剖面。测量也可以包括由流体注射引发的地震的测量。将羽流的演化的局部四维地震图像与抬升运动和水平运动的InSAR卫星图像及GPS测量关联可以允许长期监测羽流移动，而不需要连续而昂贵的地震成像。此外，地震和大地测量方法两者都可以提供关于可能潜在地降低储层完整性的、压力引发的压裂的关键信息。
在概念上，识别储层的性质可以涉及通过使用有限差分法、有限体积法和/或有限元法将流动和地质力学的耦合方程组离散化来求解正问题。在实践中，耦合的流动和地质力学方程的求解可以通过序贯法或迭代法进行，其中力学和流动问题被分开（顺序）求解，然后迭代，而不是同时求解。在一些实例中，可以根据用于多相达西流动的方程对流体流动建模；可以根据假设弹性或其它本构关系的平衡方程对地质力学建模。可以利用地质力学计算来基于压力、应力和/或岩石的其它力学性质计算变形场。在求解问题的地质力学部分时，有时通过利用用于均匀（或分层）弹性介质的格林函数的体积积分代替有限元解来做另外的简化。
在迭代技术的一些示例性实施方式中，可以基于测井记录、出露（outcropping）、历史数据、模拟场、平均值、初始估计值和/或其它类型的信息来确定用于储层性质的初始值。储层性质的初始值可以用作流体力学计算（例如，使用多相达西流动方程）的输入，以计算储层的压力场。然后，可以在地质力学计算中使用所得压力场来计算储层的变形场。可以将计算的变形场与测量的地面变形进行比较。在一些情况下，将来自测量系统的原始大地测量数据转换为与计算的变形场兼容的格式。例如，可以将GPS数据、InSAR数据、地震数据和/或其它类型的数据转换为与储层模拟软件或程序兼容的单位、标度和/或格式。如果计算的变形场与测量的变形匹配，则可以将储层性质的初始值视为可接受的，并且可以将这样的值用于确定储层对封存的适宜性（在312中）。如果计算的变形场与测量的变形不匹配，则可以调整储层性质的初始值，并且可以基于调整值重复流体和地质力学计算。在一些情况下，改变初始值和使用模型方程计算变形场的过程可以迭代，直到例如在计算的变形场和测量的变形在某个指定的公差内匹配和/或在满足某些其它准则时找到可接受的值。
在312中，例如基于响应数据的分析（在308中）和/或基于识别的储层性质（在310中）确定储层对二氧化碳封存的适宜性。可以在将任何二氧化碳注入储层之前确定适宜性。例如，确定储层对二氧化碳封存的适宜性可以包括预测二氧化碳在注射之后将遵循的流体通道和/或流型。在注射替代品或测试流体的情况中，替代品或测试流体羽流如二氧化碳羽流将遵循的那样遵循类似的流型通过地下。例如，注射的空气可以通过浮力上升到盖层下侧并以通过相对于原生地层流体（例如地层水）更低的粘度和密度控制的图案扩展。因此，注射物羽流可以在没有注射二氧化碳的费用或风险的情况下指示二氧化碳的行为。事实上，由于空气和其它测试流体的密度和/或粘度低于二氧化碳，测试流体羽流可以视为二氧化碳羽流的扩展和指进的保守估计。例如，空气羽流有可能扩展和指进到比二氧化碳甚至更大的范围。此外，注射物羽流可以模拟将由二氧化碳羽流形成的压力扰动。在一些情况下，在包含空气的多孔系统中，压力快速耗散，空气像二氧化碳一样具有相对于水更低的粘度。低粘度可以允许空气更容易地流动，并且在气体羽流上升、扩展和指进时，可以在气体羽流的整个范围内感觉到压力。因此，在一些情况下，注射空气和/或其它测试流体可以提供比注射水更好的对二氧化碳注射引发的压力效应的表征。
在一些实施方式中，确定储层对二氧化碳封存的适宜性包括确定储层是否能储存二氧化碳。例如，由于可能允许二氧化碳快速逸出储层的漏洞，可以确定储层不适合。确定储层适合封存二氧化碳可以包括确定储层可能潜在地在给定时间量储存给定体积的二氧化碳。在一些情况下，注射的流体的压力的快速下降可以指示储层中的漏洞。可以由于地震或其它地质力学活动而确定储层不适合。确定储层适合封存二氧化碳可以包括确定储层可能潜在地接受二氧化碳注射，而不引发或经历高于阈值水平（例如，阈值里氏震级值）的机械活动。确定储层是否适合封存二氧化碳可以包括确定储层是否符合对于二氧化碳封存地点的环境标准、规程、法律或其它类型的要求。
确定封存的适宜性可以包括例如识别二氧化碳能注入储层中用于封存的储层，而不实质程度上压裂地层、不引发断层运动，和/或不引发地震。例如，在一些情况下，在高压下在地下地层中注射流体可能在地层中引发地震和/或可能在地层中引发蠕动，其中地层岩石相对于彼此缓慢移动。在一些情况下，当流体注射将在地层中引发这种活动的可能性很低时，地层适于封存。在一些情况下，相对少量的引发的地震和/或蠕动可能是可以接受的，并且因此不会使地层不适合封存活动。
在一些情况下，示例性过程300的一个或多个操作可以重复和/或迭代。例如，如图3的虚线所指示的，在308中的数据分析之后和/或在310中识别储层性质之后，可以在304中注射另外的流体。例如，可以在和以前相同的井孔中相同的位置处、在相同井孔中的不同垂直深度处、通过不同井孔、通过多个另外的井孔、和/或在其任意组合下进行注射。例如，可以基于顺序和/或并行执行的多次流体注射测试和/或分析储层的各个区域和/或性质。
虽然本说明书包含许多具体实施细节，但这些细节不应被解释为是对任何发明的范围或可以要求保护的范围的限制，而应解释为是对具体实施例的特征的描述。在本说明书中在分开的实施例的上下文中描述的特定特征也可以在单个实施例中组合实施。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施例中分开地或以任何合适的子组合来实施。此外，虽然在上面可能将特征描述为在特定组合中起作用，并且甚至最初是这样要求保护的，但来自所要求保护的组合中的一个或多个特征在一些情况下可以从该组合中删除，并且所要求保护的组合可以指向子组合或子组合的变型。
类似地，虽然在附图中以特定的顺序描述了操作，但这不应理解为要求所述操作以所示的特定顺序或以连续的顺序来执行，或者要求执行所有图示的操作，以达到期望的结果。此外，在上述实施例中的各个系统组件的分开不应理解为在所有实施例中需要这种分开，并且应该理解为所描述的组件和系统通常可以整体地结合到单个实施例中。
在本公开中，“每个”是指组中的多个项目或操作中的每一个，并且可以包括该组中的项目或操作的子集和/或该组中的所有项目或操作。在本公开中，术语“基于”指示项目或操作至少部分地基于一个或多个其它项目或操作，并且可以排他性地、部分地、主要地、次要地、直接地或间接地基于一个或多个其它项目或操作。
已经描述了本发明的多个实施例。然而，应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种修改。因此，其它实施例在以下权利要求的范围内。

Claims (29)

1.一种用于使用测试流体确定地下区域中的储层对于二氧化碳封存的适宜性的方法，所述方法包括：
将测试流体注入地下区域中的储层中，所述测试流体具有小于二氧化碳的密度的测试流体密度或小于二氧化碳的粘度的测试流体粘度中的至少一种；
收集与所述储层中的所述测试流体相关的响应数据；并且
基于所述响应数据确定所述储层对二氧化碳封存的适宜性。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述测试流体包括空气。
3.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法，其中所述测试流体包括烟气。
4.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法，其中所述测试流体具有：
小于二氧化碳的密度的测试流体密度；和
小于二氧化碳的粘度的测试流体粘度。
5.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法，进一步包括在收集所述响应数据之前收集基线数据。
6.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法，其中所述响应数据包括地震数据，并且确定所述适宜性包括识别由所述测试流体的所述注射在所述储层中引发的地震。
7.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法，其中收集响应数据包括收集地震数据或大地测量数据中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的方法，其中收集地震数据包括下列至少一种：
在所述地下区域上方的传感器处收集二维地震数据；
在所述地下区域上方的传感器处收集三维地震数据；或者
在所述地下区域中的传感器处收集垂直地震剖面数据。
9.根据权利要求7至8中的任何一项所述的方法，其中收集地震数据包括收集用于生成所述测试流体在所述储层中的地震图像的地震数据。
10.根据权利要求7至9中的任何一项所述的方法，其中收集大地测量数据包括使用下列中的至少一种收集大地测量地面数据：
所述地下区域上方的全球定位系统(GPS)接收机；
卫星干涉合成孔径雷达(InSAR)；
空中InSAR；
所述地下区域周围的倾斜仪；
水平仪；或
激光测距仪。
11.根据权利要求7至10中的任何一项所述的方法，其中收集大地测量数据包括收集用于确定所述地下区域上方的地面的地形的大地测量数据。
12.一种用于使用替代流体确定地下区域中的储层对于流体封存的适宜性的方法，所述方法包括：
将替代流体注入地下区域中的储层；
收集与所述储层中的所述替代流体相关的响应数据；
基于所述响应数据确定所述储层的至少一个特性；以及
基于所述至少一个特性确定所述储层对于封存储存用流体的适宜性。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述储存用流体包括二氧化碳，所述替代流体基本上不包括二氧化碳，并且确定所述储层的所述适宜性包括确定所述储层对于二氧化碳的封存的所述适宜性。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述储存用流体包括天然气，所述替代流体基本上不包括天然气，并且确定所述储层的所述适宜性包括确定所述储层对于天然气的封存的所述适宜性。
15.根据权利要求12至14中的任何一项所述的方法，其中确定所述储层的至少一个特性包括确定所述替代流体在所述储层中的位置。
16.根据权利要求12至15中的任何一项所述的方法，其中所述替代流体包括原生地层流体。
17.根据权利要求12至16中的任何一项所述的方法，其中收集响应数据包括收集大地测量地面数据，并且确定所述储层的至少一个特性包括：
基于所述大地测量地面数据识别所述储层上方的地面的移动；和
基于所述地面的所述移动确定所述储层的所述至少一个特性。
18.根据权利要求12至17中的任何一项所述的方法，其中收集响应数据包括收集所述替代流体在所述储层中的地震成像数据，并且确定所述储层的至少一个特性包括：
基于所述地震成像数据识别所述替代流体在所述地下区域中的移动；和
基于所述替代流体的所述移动确定所述储层的至少一个特性。
19.根据权利要求12至18中的任何一项所述的方法，其中所述至少一个特性包括所述储层的水文地质性质或所述储层的地质力学性质中的至少一种。
20.根据权利要求12至19中的任何一项所述的方法，其中所述水文地质性质包括所述储层的至少一部分的渗透率或所述储层的至少一部分的传导场中的至少一种，并且所述地质力学性质包括所述储层中的断裂、所述储层的边界、可压缩性或应力状态中的至少一种。
21.一种方法，所述方法包括：
将流体注入地下区域中的储层；
收集与所述地下区域上方的地面相关的三维大地测量数据；
基于所述三维大地测量数据识别对所述储层中的所述流体的三维大地测量响应；和
基于所述三维大地测量响应确定所述储层的至少一个特性。
22.根据权利要求21所述的方法，其中收集所述三维大地测量数据包括使用全球定位系统或干涉合成孔径雷达系统中的至少一种收集数据。
23.根据权利要求21至22中的任何一项所述的方法，其中识别对于所述储层中的所述流体的三维大地测量响应包括基于所述三维大地测量数据确定所述地面的变形，其中确定至少一个特性包括基于所述变形确定所述至少一个特性。
24.根据权利要求21至23中的任何一项所述的方法，其中所述流体主要包括二氧化碳。
25.根据权利要求21至23中的任何一项所述的方法，其中所述流体包括二氧化碳的替代品。
26.根据权利要求21至25中的任何一项所述的方法，所述流体具有小于二氧化碳的密度的流体密度或小于二氧化碳的粘度的流体粘度中的至少一种。
27.根据权利要求21至26中的任何一项所述的方法，进一步包括在将二氧化碳注入所述储层之前基于所述至少一个特性确定所述储层对于二氧化碳封存的适宜性。
28.根据权利要求21至26中的任何一项所述的方法，其中确定所述储层的至少一个特性包括在将二氧化碳注入所述储层的同时监测所述至少一个特性。
29.根据权利要求21至26中的任何一项所述的方法，其中确定所述储层的至少一个特性包括在将二氧化碳注入所述储层之后监测所述至少一个特性。
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